一种制动控制器的制作方法

本申请涉及传感器及自动控制领域，尤其涉及一种基于霍尔传感器的制动控制器。

背景技术：

制动控制器是机车制动控制系统中的一个指令输入模块，它的操作部件主要为单独制动手柄和自动制动手柄，分别用于控制机车的制动和列车的制动。制动手柄由靠近乘务员的一端推向远离乘务员的一端时，施加的制动力由小变大。在推动手柄的过程中，手柄会有多个制动位，代表施加不同大小的制动力。这些制动位的识别，需要依靠传感器件来实现。现有机车制动系统使用的制动控制器手柄位置识别传感器主要有电位计和编码器。

电位计是利用手柄的转动带动电位计上的触点运动，造成电位计分压改变，从而识别手柄的制动位。这种方式是一种接触运动的传感方式，使用时间长了会有磨损，需要定期矫正，如未及时矫正，就会造成制动位的识别错误，危及车辆运行安全。编码器则是一种很精密的光学部件，虽然避免了接触运动，但是怕潮湿、怕灰尘、怕振动，且密封要求高，生产成本高，需频繁维护。因此，亟需研发一种新的传感方式，提高制动控制器的安全性和稳定性。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本申请提供一种制动控制器，能够提高制动控制器的安全性和稳定性。

为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种制动控制器，包括：壳体及设置在所述壳体内的单独制动闸模组及自动制动闸模组；

所述单独制动闸模组包括：单独制动控制手柄、第一运动放大模块、第一磁钢模块、第一霍尔传感器模块；

所述第一运动放大模块将所述单独制动控制手柄的转动角度进行放大后带动所述第一磁钢模块转动，所述第一霍尔传感器模块感应第一磁钢模块转动产生的磁场强度并输出第一角度信号；

所述自动制动闸模组包括：自动制动控制手柄、第二运动放大模块、第二磁钢模块、第二霍尔传感器模块；

所述第二运动放大模块将所述自动制动控制手柄的转动角度进行放大后带动所述第二磁钢模块转动，所述第二霍尔传感器模块感应第二磁钢模块转动产生的磁场强度并输出第二角度信号。

进一步地，所述的制动控制器还包括：第一限位止档、第二限位止档、两个第一触点开关及两个第二触点开关；两个第一触点开关分别设置在所述壳体上，分别对应所述单独制动控制手柄的上下限位置；两个第二触点开关分别设置在所述壳体上，分别对应所述自动制动控制手柄的上下限位置；

所述第一限位止档设置在所述单独制动控制手柄的主轴上，当第一限位止档接触所述第一触点开关时，所述第一触点开关输出所述第一开关信号；

所述第二限位止档设置在所述自动制动控制手柄的主轴上，当第二限位止档接触所述第二触点开关时，所述第二触点开关输出所述第二开关信号。

进一步地，所述第一运动放大模块包括：第一齿轮及第二齿轮；所述第一齿轮固定在所述单独制动控制手柄的主轴上；所述第二齿轮固定在所述第一磁钢模块上，并与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径。

进一步地，所述第二运动放大模块包括：第三齿轮及第四齿轮；所述第三齿轮固定在所述自动制动控制手柄的主轴上；所述第四齿轮固定在所述第二磁钢模块上，并与所述第三齿轮啮合；所述第三齿轮的直径大于第四齿轮的直径。

进一步地，所述第一磁钢模块包括：与所述第二齿轮刚性固定连接的第一圆柱体腔室及设置在所述第一圆柱体腔室内部的第一磁钢；第一圆柱体腔室的底部及周围注有固定胶，顶部采用密封胶进行密封。

进一步地，所述第二磁钢模块包括：与所述第四齿轮刚性固定连接的第二圆柱体腔室及设置在所述第二圆柱体腔室内部的第二磁钢；第二圆柱体腔室的底部及周围注有固定胶，顶部采用密封胶进行密封。

进一步地，所述第二齿轮可与所述第一圆柱体腔室集成为一个一端带齿的圆柱体腔室。

进一步地，所述第四齿轮可与所述第二圆柱体腔室集成为一个一端带齿的圆柱体腔室。

进一步地，所述第一限位止档为一扇形结构。

进一步地，所述第二限位止档为一扇形结构。

本申请所提供的制动控制器能够利用霍尔传感器感测制动控制手柄的角度变化，进而确定制动手柄的角度位置，最终输出制动控制指令，提高了制动控制器的安全性和稳定性。

附图说明

图1为制动控制器的总结构图；

图2为运动放大模块的细部结构图；

图3为磁钢模块的细部结构图；

图4为制动控制方法的流程图之一；

图5为制动控制方法的流程图之二。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了提高制动控制器的安全性和稳定性，本申请提供一种制动控制器，包括：壳体1及设置在壳体1内的单独制动闸模组及自动制动闸模组；

可以理解的是，在轨道车辆上，制动控制器是车辆制动控制系统中的一个指令输入模块，驾驶员可以通过操纵单独制动闸模组及自动制动闸模组分别实现对轨道车辆机车制动系统和整车制动系统的控制。为了方便控制，单独制动闸模组及自动制动闸模组被放置于一壳体1内，两者左右对称分布，实现独立控制。

单独制动闸模组包括：单独制动控制手柄2、运动放大模块3、磁钢模块4、第一霍尔传感器模块5。

运动放大模块3将单独制动控制手柄2的转动角度进行放大后带动磁钢模块4转动，第一霍尔传感器模块5感应磁钢模块4转动产生的磁场强度并输出第一角度信号。

第一角度信号是指第一霍尔传感器模块5根据单独制动控制手柄2转动到其上限位置或下限位置的第一开关信号确定得出的单独制动控制手柄2的实际位置。

一实施例中，在单独制动闸模组中，驾驶员可以通过操纵单独制动控制手柄2实现对轨道车辆机车制动的控制。为了方便操纵，单独制动控制手柄2可以伸出壳体1使单独制动控制手柄2的上端(手持端)暴露在外。第一霍尔传感器模块5通过运动放大模块3及磁钢模块4，能够感测单独制动控制手柄2的角度变化，从而输出第一角度信号。第一霍尔传感器模块5可以根据第一霍尔传感器感测到的单独制动控制手柄2的角度变化量，再结合单独制动控制手柄2转动到上限位置或下限位置时，第一霍尔传感器模块5所接收到的第一开关信号，确定单独制动控制手柄2的实际角度位置，并最终根据单独制动控制手柄2的实际角度位置向轨道车辆制动系统输出制动控制信号。制动控制信号可以为方波信号。其中，第一开关信号为单独制动控制手柄2转动到上限位置时触发的开关信号及下限位置时触发的开关信号。

一实施例中，第一霍尔传感器感测单独制动控制手柄2的角度变化的过程为：当单独制动控制手柄2转动时，其角度发生相对变化。由于空间限制，在操纵单独制动控制手柄2时，单独制动控制手柄2的转动角度相对较小，不利于第一霍尔传感器对角度相对变化的感测。因此，可以通过运动放大模块3将单独制动控制手柄2的转动角度放大，带动磁钢模块4在放大后的角度范围内转动。由此，第一霍尔传感器能够通过磁钢模块4的转动，感测到单独制动控制手柄2的转动，并能感测到单独制动控制手柄2转动后的角度相对于其原角度的变化量。由于单独制动控制手柄2的转动具有上限位置及下限位置，在其上限位置及下限位置处，分别设有触点开关14。当单独制动控制手柄2转动到其对应的上限位置或下限位置时，第一霍尔传感器模块5通过接收上限位置或下限位置各自对应的触点开关14发出的第一开关信号，能够确定当单独制动控制手柄2转动到其对应的上限位置或下限位置时分别对应的实际角度值。而当单独制动控制手柄2转动到上限位置及下限位置中间的某位置时，其实际角度值可通过其上限位置或下限位置对应的实际角度值加或减单独制动控制手柄2的角度变化量计算而知。具体是加法运算还是减法运算，需根据单独制动控制手柄2的转动方向以及计算基准(也就是以上限位置作为起始点计算还是以下限位置作为起始点计算)确定。

这样，当单独制动控制手柄2转动到上限位置及下限位置之间的任意位置时，第一霍尔传感器模块5结合单独制动控制手柄2的角度的变化量，就能够获知单独制动控制手柄2确切的实际角度位置，并将单独制动控制手柄2的实际角度位置转化为方波信号，实现对制动设备的控制。

自动制动闸模组包括：自动制动控制手柄7、运动放大模块8、磁钢模块9、第二霍尔传感器模块10。

运动放大模块8将自动制动控制手柄7的转动角度进行放大后带动磁钢模块9转动，第二霍尔传感器模块10感应磁钢模块9转动产生的磁场强度并输出第二角度信号。

第二角度信号是指第二霍尔传感器模块10根据自动制动控制手柄7转动到其上限位置及下限位置的第二开关信号确定得出的自动制动控制手柄7的实际位置。

可以理解的是，由于自动制动闸模组及单独制动闸模组的作用过程完全相似，在此不再赘述。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器能够利用霍尔传感器，感测制动控制手柄的角度变化，进而确定制动手柄的角度位置，最终输出制动控制指令，提高了制动控制器的安全性和稳定性。

一实施例中，参见图1及图2，制动控制器还包括：限位止档12(或13)、两个触点开关14(或15)；两个触点开关14分别设置在壳体1上，分别对应单独制动控制手柄2的上限位置及下限位置；两个触点开关15分别设置在壳体1上，分别对应自动制动控制手柄7的上限位置及下限位置；

限位止档12设置在单独制动控制手柄2的主轴18上，当限位止档12接触触点开关14时，触点开关14输出第一开关信号。

一实施例中，在单独制动控制手柄2的主轴18上安装有限位止档12，在壳体1上安装有分别对应于单独制动控制手柄2的上限位置及下限位置的两个触点开关14。限位止档12可以为一扇形结构，并与单独制动控制手柄2的主轴18固定连接，当单独制动控制手柄2转动时，限位止档12随之转动。当到达上限位置或下限位置时，限位止档12即可物理触动两个触点开关14中的一个，从而被触发的触点开关14可以输出第一开关信号给第一霍尔传感器模块5。

限位止档13设置在自动制动控制手柄7的主轴19上，当限位止档13接触触点开关15时，触点开关15输出第二开关信号。

可以理解的是，由于限位止档13与限位止档12的作用过程完全相似，在此不再赘述。其中，限位止档13可以为一扇形结构。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器通过安装限位止档及触点开关，能够实现在制动控制手柄发生转动并到达上下限位置时，触发触点开关输出开关信号。

参见图2，为了使单独制动控制手柄2在发生转动时其转动角度能够更好地得以显现，使第一霍尔传感器更精确地感测到单独制动控制手柄2的角度变化，运动放大模块3包括：齿轮16及齿轮17；齿轮16固定在单独制动控制手柄2的主轴18上；齿轮17固定在磁钢模块4上，并与齿轮16啮合；齿轮16的直径大于齿轮17的直径。

一实施例中，齿轮16可以为一带齿的扇形结构。齿轮17可以为一带齿的圆形结构。当单独制动控制手柄2在发生转动时，通过主轴18可以带动齿轮16发生转动，进而带动齿轮17发生转动。由于齿轮16与齿轮17的齿数不同，假若齿轮16与齿轮17的齿数之比为n1，那么当齿轮16旋转x角度时，与之啮合的齿轮17可以转动n1*x角度，从而实现转动角度的放大。由于磁钢模块4与齿轮17刚性连接，磁钢模块4则可以在放大后的角度范围内发生转动，由此第一霍尔传感器可以产生更强的电磁感应，从而能够更好地感测单独制动控制手柄2的角度变化。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器能够通过设置直径大小不同的两个齿轮，能够实现单独制动控制手柄2转动角度的放大，能够更好地使第一霍尔传感器感测单独制动控制手柄2的角度变化。

为了使自动制动控制手柄7在发生转动时，其转动角度能够更好地得以显现，使第二霍尔传感器更精确地感测到自动制动控制手柄7的角度变化，第二运动放大模块包括：齿轮20及齿轮21；齿轮20固定在自动制动控制手柄7的主轴19上；齿轮21固定在磁钢模块9上，并与齿轮20啮合；齿轮20的直径大于齿轮21直径。

可以理解的是，由于实现自动制动控制手柄7转动角度放大的过程与实现单独制动控制手柄2转动角度放大的过程完全相似，在此不再赘述。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器能够通过设置直径大小不同的两个齿轮，实现自动制动控制手柄7转动角度的放大，能够更好地使第二霍尔传感器感测自动制动控制手柄7的角度变化。

参见图3，为了感测到单独制动控制手柄2转动角度的变化量，磁钢模块4包括：与齿轮17刚性固定连接的第一圆柱体腔室及设置在第一圆柱体腔室内部的磁钢22；第一圆柱体腔室的底部及周围注有固定胶，顶部采用密封胶进行密封。

一实施例中，为了带动磁钢22转动，需将磁钢22放置在第一圆柱体腔室内。具体实现方式可以为：将第一圆柱体腔室与齿轮17刚性固定连接或将二者变形为一个一体化的带齿的圆柱体腔室。为了使磁钢22良好地固定在第一圆柱体腔室内，需在二者之间注入固定胶，固定胶可在第一圆柱体腔室内的底部及周围涂抹，固定好后，为了防止磁钢进灰及受潮，还需在第一圆柱体腔室的顶部，也就是磁钢22正对第一霍尔传感器的一面涂抹密封胶。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器通过安装磁钢22，并将其固定密封在磁钢模块4中，能够实现对单独制动控制手柄2转动角度变化量的感测。

为了感测到自动制动控制手柄7转动角度的变化量，磁钢模块9包括：与齿轮21刚性固定连接的第二圆柱体腔室及设置在第二圆柱体腔室内部的磁钢23；第二圆柱体腔室内的底部及周围注有固定胶，顶部采用密封胶进行密封。

可以理解的是，由于实现自动制动控制手柄7转动角度变化量的感测过程与实现单独制动控制手柄2转动角度变化量的感测过程完全相似，在此不再赘述。其中，第二圆柱体腔室与齿轮21刚性固定连接或将二者变形为一个一体化的带齿的圆柱体腔室。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器通过安装磁钢23，并将其固定密封在磁钢模块9中，能够实现对自动制动控制手柄7转动角度变化量的感测。

为了输出控制信号，实现对轨道车辆制动系统的控制，第一霍尔传感器模块5还用于将单独制动控制手柄2的位置转换为频率固定的方波信号并输出；第二霍尔传感器模块10还用于将自动制动控制手柄7的位置转换为频率固定的方波信号并输出。

一实施例中，第一霍尔传感器模块5内设置有微处理器，方波信号频率的选取可根据第一霍尔传感器模块5内微处理器等部件的性能参数灵活设置。一旦完成设置，第一霍尔传感器模块5输出的方波的频率即是相同的固定不变的。而单独制动控制手柄2转动后实际角度的不同则体现在每条方波的占空比上，即不同角度对应不同的占空比。对于自动制动控制手柄7角度变换的处理也是如此，在此不再赘述。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制器中的第一霍尔传感器模块5能够根据单独制动控制手柄2转动角度的不同输出不同占空比的方波，第二霍尔传感器模块10能够根据自动制动控制手柄7转动角度的不同输出不同占空比的方波，从而实现对轨道车辆制动系统的控制。

基于同一构思，一种制动控制方法可以用于实现上述实施例所描述的制动控制装置，如下面的实施例所述。

参见图4，为了提高制动控制器的安全性和稳定性，本申请提供一种制动控制方法，包括：

步骤s101：第一运动放大模块将单独制动控制手柄2的转动角度进行放大后带动磁钢模块4转动；

步骤s102：第一霍尔传感器模块5感应磁钢模块4转动产生的磁场强度并输出第一角度信号；

步骤s103：第一霍尔传感器模块5根据单独制动控制手柄2的上下限位置的第一开关信号确定单独制动控制手柄2的位置；

可以理解的是，单独制动控制手柄2的转动角度的变化量可以通过磁钢模块4被第一霍尔传感器所感测。而转动角度越大，第一霍尔传感器越容易感测到角度的变化，因此，运动放大模块3可以对单独制动控制手柄2的转动角度变化量进行放大，使之为第一霍尔传感器所感测。最终，第一霍尔传感器模块5根据这个角度变化量，即第一角度信号，再结合单独制动控制手柄2的上下限位置的第一开关信号，即可确定出单独制动控制手柄2的实际角度位置。

步骤s104：第二运动放大模块8将自动制动控制手柄7的转动角度进行放大后带动磁钢模块9转动；

步骤s105：第二霍尔传感器感应磁钢模块9转动产生的磁场强度并输出第二角度信号；

步骤s106：第二霍尔传感器模块10根据自动制动控制手柄7的上下限位置的第二开关信号确定自动制动控制手柄7的位置。

可以理解的是，对自动制动控制手柄7转动角度感测的方法与对单独制动控制手柄2转动角度感测的方法相同，再次不再赘述。

从上述描述可知，本申请提供的制动控制方法能够利用霍尔传感器，感测制动控制手柄的角度变化，进而确定制动手柄的实际角度位置，最终输出制动控制指令，提高了制动控制器的安全性和稳定性。

参见图5，为了输出控制信号，实现对轨道车辆制动系统的控制，本申请提供的制动控制方法还包括：

步骤s201：第一霍尔传感器模块5将单独制动控制手柄的位置转换为频率固定的方波信号并输出；

步骤s202：第二霍尔传感器模块10将自动制动控制手柄的位置转换为频率固定的方波信号并输出。

一实施例中，第一霍尔传感器模块5内设置有微处理器，在获得了单独制动控制手柄2的实际转动角度后，可以将实际角度数值转化为方波信号进行输出。第二霍尔传感器模块10内设置有微处理器，在获得了自动制动控制手柄7的实际转动角度后，可以将实际角度数值转化为方波信号进行输出。由于不同的方波信号代表不同的制动力大小及制动方式，制动控制系统能够根据其所输出的方波信号，对轨道车辆进行制动控制。

从上述描述可知，在本申请提供的制动控制方法中，第一霍尔传感器模块5能够根据单独制动控制手柄2转动角度的不同输出不同占空比的方波，第二霍尔传感器模块10能够根据自动制动控制手柄7转动角度的不同输出不同占空比的方波，从而实现对轨道车辆制动系统的控制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实现方法的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

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